工廠供電教學(xué)課件-第一章緒論

1、第一章 緒論課程地位課程主要內(nèi)容參考書目學(xué)習(xí)要求緒論課程地位是本專業(yè)開始全面接觸電力系統(tǒng)知識(shí)的一門課程為一些后續(xù)課程開辟了具體認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)是完成有關(guān)電力系統(tǒng)方向畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要課程為以后從事供配電操作運(yùn)行、設(shè)計(jì)等工作奠定基礎(chǔ)緒論課程主要內(nèi)容1、電力系統(tǒng)（工廠供電系統(tǒng)）基本概念電力系統(tǒng)的組成、作用等工廠供電特點(diǎn)我國(guó)電網(wǎng)額定電壓等級(jí)電能質(zhì)量指標(biāo)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式等緒論課程主要內(nèi)容2、電力負(fù)荷及其計(jì)算如何根據(jù)工藝部門提供的用電設(shè)備安裝容量正確估計(jì)工廠所需的電力和電量即求計(jì)算負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷是設(shè)計(jì)時(shí)作為選擇工廠電力系統(tǒng)供電線路的導(dǎo)線截面、變壓器容量、開關(guān)電器及互感器等的額定參數(shù)的依據(jù)緒論課程主要內(nèi)容3、短

2、路電流及其計(jì)算供電系統(tǒng)常常因?yàn)榻^緣損壞、誤操作、雷擊等原因發(fā)生短路故障，短路電流的數(shù)值通常是正常工作電流值的十幾倍或幾十倍。造成電氣設(shè)備溫度急劇上升，過熱會(huì)使絕緣加速老化，同時(shí)產(chǎn)生大的電動(dòng)力，使設(shè)備的載流部分變形或損壞。緒論課程主要內(nèi)容選用設(shè)備就要考慮該設(shè)備對(duì)短路電流的穩(wěn)定如：整定供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置需要計(jì)算三相短路電流；校驗(yàn)電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體的力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定就要用到短路沖擊電流、穩(wěn)態(tài)短路電流、短路容量。緒論課程主要內(nèi)容4、工廠變配電所及其一次系統(tǒng)工廠變配電所位置的選擇變電所變壓器容量和數(shù)量的選擇一次設(shè)備的選擇工廠變電所主接線圖（一次接線圖）的設(shè)計(jì)緒論課程主要內(nèi)容5、工廠供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)和

3、二次回路等繼電保護(hù)：各種不同類型的繼電器以一定的方式連接與組合，系統(tǒng)故障時(shí)，繼電器保護(hù)動(dòng)作并給出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)二次回路：對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制、測(cè)量、調(diào)節(jié)等回路二次回路的接線圖設(shè)計(jì)緒論課程主要內(nèi)容6、防雷、接地裝置防雷基本知識(shí)防雷裝置工廠供電系統(tǒng)的防雷保護(hù)（架空線路與電纜的防雷、變電所防雷等）接地系統(tǒng)和接地電阻的計(jì)算緒論課程主要內(nèi)容7、節(jié)約用電、電氣照明等節(jié)約用電相關(guān)措施照明供電系統(tǒng)及其選擇緒論參考書目參考教材：工廠供電 劉介才，機(jī)械工業(yè)出版社工廠供電蘇文成，機(jī)械工業(yè)出版社工廠供電設(shè)計(jì)指導(dǎo) 劉介才，機(jī)械工業(yè)出版社緒論學(xué)習(xí)要求課前預(yù)習(xí)，上課認(rèn)真聽講，課后復(fù)習(xí)善于使用參考書籍和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)考核：出勤

4、作業(yè)考試緒論工廠供電概論一、電力系統(tǒng)的概念1、電力系統(tǒng)的定義由發(fā)電廠內(nèi)的各種不同類型的發(fā)電機(jī)、配電裝置、輸配電線路、升壓及降壓變電所和用戶的各種用電設(shè)備，按照一定規(guī)律連接而組成的統(tǒng)一整體，對(duì)電能進(jìn)行不間斷的生產(chǎn)和分配發(fā)電廠：生產(chǎn)電能，將一次能源轉(zhuǎn)換成二次能源（電能） 發(fā)電廠按它所利用的能源不同，可分為水力發(fā)電廠、火力發(fā)電廠、原子能發(fā)電廠以及風(fēng)力發(fā)電廠、地?zé)岚l(fā)電廠、太陽能發(fā)電廠等類型 電力網(wǎng)：由不同電壓等級(jí)的輸電線路和變壓器組成，可分為地方電力網(wǎng)、區(qū)域電力網(wǎng)及超高壓遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)三種類型 變電所：是變換電能電壓和接受分配電能的場(chǎng)所 配電所：只接受和分配電能，不變換電壓 用戶：消耗電能，將電能轉(zhuǎn)化為

5、其他形式的能大型電力系統(tǒng)簡(jiǎn)圖緒論工廠供電概論可以減少系統(tǒng)的總裝機(jī)容量。 可以減少系統(tǒng)的備用容量。可以提高供電可靠性?？梢园惭b大容量的機(jī)組?？梢院侠砝脛?dòng)力資源，提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。2、組建大型電力系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)緒論工廠供電概論緒論工廠供電概論3、工廠供電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的主要組成部分，是電能的主要用戶工廠用電量約占全國(guó)發(fā)電量的5070一般中型工廠的電源進(jìn)線電壓是610kV，先經(jīng)過高壓配電所，然后由高壓配電線路將電能輸送給各車間變電所，降低成一般用電設(shè)備所需的電壓（380/220V）中型工廠供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 具有總降壓變電所的工廠供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖高壓深入負(fù)荷中心的工廠供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 只設(shè)一個(gè)降壓變電所的小型工

6、廠供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖a) 裝有一臺(tái)變壓器 b）裝有兩臺(tái)變壓器工廠自備電源（一）采用柴油發(fā)電機(jī)組的自備電源（二）采用不間斷電源（UPS）的自備電源 采用有柴油發(fā)電機(jī)組作備用電源的工廠供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 緒論工廠供電概論二、電力系統(tǒng)電壓等級(jí)電氣設(shè)備都是設(shè)計(jì)為在額定電壓下工作時(shí)能獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效果。如果設(shè)備的端電壓與其額定電壓有出入時(shí)，則設(shè)備的工作性能和使用壽命特受到影響，總的經(jīng)濟(jì)效果將下降。如對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的影響；對(duì)電光源的影響；對(duì)計(jì)算機(jī)、電視廣播等的影響1、電網(wǎng)額定電壓電力網(wǎng)額定電壓等級(jí)是國(guó)家根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要、技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的合理性及電機(jī)、電器制造工業(yè)水平確定的2、電力設(shè)備額定電壓用電設(shè)備的額定電壓規(guī)定與同

7、級(jí)線路的額定電壓相等 750 500 330 220 11066 3510 6 30.660.38電網(wǎng)和用電設(shè)備額定電壓 / kV825(800)75055050036333024222012111072.56638.53513.8,15.75,18,20,22,24,2613.8,15.75,18,20,22,24,2610.5及1110及10.510.56.3及6.66及6.36.33.15及3.33及3.153.15高壓0.690.660.690.400.380.40低壓二次繞組一次繞組電力變壓器額定電壓 / kV發(fā)電機(jī)額定電壓 / kV分類表1-1 我國(guó)三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓

8、（據(jù)GB156-2003）3、發(fā)電機(jī)的額定電壓發(fā)電機(jī)額定電壓規(guī)定高于同級(jí)線路額定電壓的5用于補(bǔ)償線路上的電壓損失4、電力變壓器額定電壓（1）電力變壓器一次線圈的額定電壓（2）電力變壓器二次側(cè)電壓對(duì)于用電設(shè)備，相當(dāng)于電源 二次側(cè)供電線路較長(zhǎng)時(shí)，高于線路電壓10 其中5%用于補(bǔ)償變壓器滿載供電時(shí)一、二次繞組上的電壓損失；另外5%用于補(bǔ)償線路上的電壓損失 二次側(cè)供電線路不太長(zhǎng)時(shí)，高于線路電壓5 可以不考慮線路上的電壓損失，只需要補(bǔ)償滿載時(shí)變壓器繞組上的電壓損失即可如1B中的二次側(cè)高于線路電壓10，2B中高于線路電壓5三、電能質(zhì)量指標(biāo)1、電壓：電壓偏差、電壓波動(dòng)、電壓波形三相對(duì)稱性允許誤差52、頻率我

9、國(guó)50Hz，允許誤差不得超過0.5Hz電壓偏差電壓偏差是指用電設(shè)備的實(shí)際電壓與額定電壓之差，用占額定電壓的百分?jǐn)?shù)來表示 電壓偏差的危害電壓高時(shí)，發(fā)光效率增加，但使用壽命大大縮短。 ，電壓低時(shí)，轉(zhuǎn)矩將急劇減小，電流由于電動(dòng)機(jī)：電壓偏差的允許值35kV及以上電壓供電的用戶：5% 10 kV及以下高壓供電和低壓電力用戶：7% 低壓照明用戶：+5%10%白熾燈：電壓低時(shí)，壽命延長(zhǎng)，但發(fā)光效率降低，照度下降；增大，使電動(dòng)機(jī)繞組絕緣過熱受損，縮短使用壽命。電壓波動(dòng)與閃變 電壓波動(dòng)是指電網(wǎng)電壓短時(shí)、快速的變動(dòng)，用電壓最大值與最小值之差對(duì)電網(wǎng)額定電壓的百分比表示，即 正確選擇變壓器的電壓分接頭或采用有載調(diào)壓變

10、壓器；合理減少系統(tǒng)的阻抗；盡量保持系統(tǒng)三相負(fù)荷平衡；改變系統(tǒng)的運(yùn)行方式；采用無功功率補(bǔ)償設(shè)備等。電壓調(diào)整的措施電壓波動(dòng)產(chǎn)生的原因：是由負(fù)荷急劇變動(dòng)引起的。 閃變是指人眼對(duì)因電壓波動(dòng)引起燈閃的一種主觀感覺，引起燈閃的電壓稱為閃變電壓。電壓波動(dòng)的允許值使電動(dòng)機(jī)無法正常起動(dòng)，引起同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)；使某些電子設(shè)備無法正常工作；使照明燈發(fā)生明顯的閃爍現(xiàn)象等。10 kV及以下電網(wǎng)：2.5%35110 kV電網(wǎng)：2%電壓波動(dòng)的危害諧波 諧波是指對(duì)周期性非正弦交流量進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分解后所得到的頻率為基波頻率整數(shù)倍的各次分量，通常稱為高次諧波。對(duì)負(fù)荷變動(dòng)劇烈的大型電氣設(shè)備，采用專線或?qū)Ｓ米儔浩鞴╇?；增大供電

11、容量，減小系統(tǒng)阻抗 ；增加系統(tǒng)的短路容量或提高供電電壓；在電壓波動(dòng)嚴(yán)重時(shí)減少或切除引起電壓波動(dòng)的負(fù)荷 ；對(duì)大型沖擊性負(fù)荷，可裝設(shè)能吸收沖擊無功功率的靜止型無功補(bǔ)償裝置（SVC） 。電壓波動(dòng)的抑制諧波產(chǎn)生的原因：是由于電力系統(tǒng)中存在各種非線性元件 。 使變壓器和電動(dòng)機(jī)的鐵芯損耗增加，引起局部過熱，同時(shí)振動(dòng)和噪聲增大，縮短使用壽命；使線路的功率損耗和電能損耗增加，并有可能使電力線路出現(xiàn)電壓諧振，產(chǎn)生過電壓，擊穿電氣設(shè)備的絕緣；使電容器產(chǎn)生過負(fù)荷而影響其使用壽命；使繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置產(chǎn)生誤動(dòng)作；使變壓器使計(jì)算電費(fèi)用的感應(yīng)式電能表的計(jì)量不準(zhǔn)；對(duì)附近的通信線路產(chǎn)生信號(hào)干擾，使數(shù)據(jù)傳輸失真等。諧波的危害三

12、相整流變壓器采用Yd或Dy接線 ；增加整流器的相數(shù) ；在諧波源處裝設(shè)專用濾波器 ；限制晶閘管整流設(shè)備投入電網(wǎng)的容量 ；在大型整流設(shè)備附近裝設(shè)靜止型無功補(bǔ)償裝置等。諧波的抑制三相電壓不平衡度 指三相系統(tǒng)中三相電壓的不平衡程度，用電壓負(fù)序分量有效值與正序分量有效值的百分比來表示，即影響變換器及其控制系統(tǒng)的正常工作并改變其設(shè)計(jì)性能，產(chǎn)生附加的非特征諧波分量；使旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子受到反方向的負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用，產(chǎn)生雙倍頻率的附加電流，使電機(jī)發(fā)熱甚至燒毀 ；使繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生誤動(dòng)和拒動(dòng) 。電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)：2%接于公共連接點(diǎn)的用戶：1.3%產(chǎn)生三相電壓不平衡的原因：三相負(fù)荷不對(duì)稱 。三相電壓不平衡的危害三

13、相電壓不平衡的允許值電力用戶供配電電壓的選擇（一）電力用戶供電電壓的選擇：取決于當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的供電電壓等級(jí)（二）電力用戶高壓配電電壓的選擇工廠供電系統(tǒng)的高壓配電壓，主要取決于當(dāng)?shù)毓╇婋娫措妷杭肮S高壓設(shè)備的電壓和容量、數(shù)量等因素。通常有10KV ；6KV；35KV等。（三）電力用戶低壓配電電壓的選擇工廠供電系統(tǒng)的低壓配電電壓，主要取決于低壓用電設(shè)備的電壓，一般采用220/380V，或380/660V 我國(guó)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)有三種運(yùn)行方式：（一）中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的三相電壓對(duì)稱，三相導(dǎo)線對(duì)地電容電流也對(duì)稱，其電路圖和相量圖如圖1-16所示。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生A相接地故障時(shí) ，A相對(duì)地電壓降為

14、零，相當(dāng)于在中性點(diǎn)疊加上一個(gè)零序電壓 。其電路圖和相量圖如圖1-17所示。 中性點(diǎn)不接地中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地中性點(diǎn)直接接地四、電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式 小電流接地系統(tǒng)大電流接地系統(tǒng)中性點(diǎn)對(duì)地電壓 圖1-16 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的電路圖和相量圖a）電路圖 b）相量圖 在數(shù)值上圖1-17 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生A相接地故障時(shí)的電路圖和相量圖a）電路圖 b）相量圖流過故障點(diǎn)的接地電流為： 數(shù)值上：?jiǎn)蜗嘟拥仉娏鳎娙蓦娏鳎┑慕?jīng)驗(yàn)公式：式中，、 分別為架空線路和電纜線路的總長(zhǎng)度（km）。 特點(diǎn)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，線電壓不變，而非故障相對(duì)地電壓升高到原來相電壓的 倍 。單相接地電流等于

15、正常時(shí)單相對(duì)地電容電流的3倍。絕緣投資大。單相故障時(shí)，非故障相對(duì)地電壓升為相電壓的 倍，為確保設(shè)備的絕緣安全，系統(tǒng)相對(duì)地絕緣按線電壓設(shè)計(jì)，中性點(diǎn)絕緣按相電壓設(shè)計(jì)。 單相接地電流小于30A的310kV電力網(wǎng)；單相接地電流小于10A的35kV電力網(wǎng)。 運(yùn)行可靠性高。發(fā)生單相故障時(shí)，電力網(wǎng)的線電壓仍然對(duì)稱，用戶的三相用電設(shè)備仍能照常運(yùn)行一段時(shí)間。但運(yùn)行時(shí)間不能太長(zhǎng)，以免另一相又發(fā)生接地故障時(shí)形成兩相接地短路 。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用范圍當(dāng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的單相接地電流較大時(shí)，將產(chǎn)生間歇性電弧而引起弧光接地過電壓，甚至發(fā)展成多相短路。為此，可采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的方式，如圖1-18所示。（二）中性點(diǎn)經(jīng)消弧線

16、圈接地的電力系統(tǒng) 圖1-18 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)的電路圖和相量圖a）電路圖 b）相量圖消弧線圈特點(diǎn)：運(yùn)行可靠性高，但絕緣投資大。 適用范圍： 單相接地電流大于30A的310kV電力網(wǎng)；單相接地電流大于10A的35kV電力網(wǎng)。在電力系統(tǒng)中一般采用過補(bǔ)償運(yùn)行方式Why?消弧線圈的補(bǔ)償方式全補(bǔ)償:欠補(bǔ)償:過補(bǔ)償:特點(diǎn)：中性點(diǎn)始終保持零電位。 優(yōu)點(diǎn) 節(jié)約絕緣投資。發(fā)生單相短路時(shí)，非故障相對(duì)地電壓不變，電氣設(shè)備絕緣水平可按相電壓考慮。因此，我國(guó)110kV及以上的電力系統(tǒng)基本上都采用中性點(diǎn)直接接地的方式 。（三）中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng) 圖1-19 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的電力系統(tǒng)示意

17、圖針對(duì)缺點(diǎn)應(yīng)采取的措施加裝自動(dòng)重合閘裝置，以提高供電可靠性。 適用范圍110kV及以上電網(wǎng)和380/220V電力網(wǎng)。 說明：110kV及以上電網(wǎng)采用中性點(diǎn)直接接地方式是為了降低工程造價(jià)，而在380/220V低壓電網(wǎng)中是為了保證人身安全。 缺點(diǎn) 供電可靠性不高。單相短路時(shí)，接地相短路電流很大，保護(hù)裝置迅速跳閘，因此系統(tǒng)不能繼續(xù)運(yùn)行。我國(guó)的220/380V 低壓配電系統(tǒng)，廣泛采用中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式，而且引出有中性線（N）、保護(hù)線（PE）或保護(hù)中性線（PEN)。 (1) 中性線（N線）: 其功能一是用來連接額定電壓為系統(tǒng)相電壓的單相用電設(shè)備，二是用來傳導(dǎo)三相系統(tǒng)中的不平衡電流和單相電流，三是減

18、小負(fù)荷中性點(diǎn)的電位偏移。 低壓配電系統(tǒng)的接地型式(2) 保護(hù)線（PE線）: 它是為保障人身安全、防止發(fā)生觸電事故用的接地線。系統(tǒng)中所有電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分（指正常時(shí)不帶電但故障情況下可能帶電的易被人身接觸的導(dǎo)電部分，如金屬外殼、金屬構(gòu)架等）通過PE線接地，可在設(shè)備發(fā)生接地故障時(shí)減少觸電危險(xiǎn)。(3) 保護(hù)中性線（PEN線）: 它兼有N線和PE線的功能。這種PEN線，我國(guó)過去習(xí)慣稱為“零線”。c)TN-C-S系統(tǒng)低壓配電的TN系統(tǒng)a) TN-C系統(tǒng)b)TN-S系統(tǒng)TN-C系統(tǒng) 該系統(tǒng)中的N線與PE線合為一根PEN線，所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均接PEN線TN-S系統(tǒng) 該系統(tǒng)中的N線與PE線完全分開，所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均接PE線TN-C-S系統(tǒng) 該系統(tǒng)的前一部分全為TN-C系統(tǒng)，而后面則有一部分為TN-C系統(tǒng)，另有一部分為TN-S系統(tǒng) 低壓配電的TT系統(tǒng)其電源中性點(diǎn)也直